Искусственные мембранные каналы для добычи редкоземельных элементов

16.11.2025

Редкоземельные элементы давно стали фундаментом современной высокотехнологичной индустрии: от экранов смартфонов до аккумуляторов электромобилей и систем возобновляемой энергетики. Однако рост спроса и геополитические ограничения обостряют проблему их доступности. На этом фоне ученые ищут способы сделать добычу и очистку таких металлов более устойчивой, дешевой и экологичной. Недавнее исследование команды из Техасского университета в Остине предлагает решение, которое обещает радикально изменить глобальный рынок редкоземельных ресурсов.

Одним из ключевых вызовов в этой сфере является трудоемкий процесс разделения элементов, требующий многократных и энергоемких циклов химической обработки. Профессор Маниш Кумар подчеркивает, что традиционные методы нуждаются в огромных производственных мощностях, сложных реагентах и значительных энергозатратах. Поэтому именно технология выбора определенных ионов на молекулярном уровне может стать переломным моментом.

Исследователи создали искусственные мембранные каналы - микроскопические поры, которые по принципу действия напоминают белковые структуры живых организмов. Такие искусственные "ворота" пропускают только те ионы, которые требуются для промышленной обработки, а остальные надежно блокируют. Подход, в основе которого лежит молекулярная селективность, открывает возможность работать с источниками, ранее считавшимися слишком сложными или экономически невыгодными.

Основой новых каналов служит модифицированная структура под названием пилларен. Благодаря особому расположению атомов она способна выборочно пропускать такие элементы, как европий и тербий, и одновременно отсекать распространенные ионы натрия, калия или кальция. Эта точно выверенная селективность превращает мембрану в инструмент тонкой настройки химических процессов.

Средние редкоземельные элементы, среди которых особенно важны европий и тербий, используются при производстве осветительных приборов, экранов, магнитных систем, аккумуляторов и ветровых турбин. Министерство энергетики США и Еврокомиссия относят их к критически важным материалам, а прогнозы показывают, что их глобальный спрос может увеличиться более чем в 25 раз к 2035 году. Именно поэтому создание эффективных методов очистки становится стратегическим вопросом для промышленности.

Эксперименты показали, что новые мембранные каналы обладают исключительной точностью: они отделяют европий от лантана в 40 раз эффективнее, чем традиционные технологии, а от иттербия - в 30 раз. Такие показатели означают, что теперь необходимость в десятках последовательных стадий химического обогащения может резко сократиться, что одновременно снижает и стоимость, и экологический след производств.

Возможность выделять редкоземельные элементы даже из сложных и низкосортных источников также сулит странам новые экономические перспективы. Внутреннее производство может стать менее зависимым от импорта, а использование локальных ресурсов - более рентабельным. Это особенно актуально в период, когда торговые конфликты делают рынок нестабильным.

<< Назад: Мини-ПК Beelink SER9 Max 17.11.2025

>> Вперед: Микроскопический ускоритель частиц заменит гигантские синхротроны 16.11.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Говядина на рисовых зернах 17.02.2024 Биоинженеры применили рисовые зерна в качестве базы для выращивания говядины, чтобы обогатить растительный продукт питательными элементами мяса. В настоящее время рис содержит незначительно больше жиров и белка, однако в дальнейшем планируется увеличить количество клеток, что повысит эти показатели. Стоимость такого риса оценивается примерно в 2,23 доллара за килограмм, в сравнении с обычным рисом по цене 2,2 доллара, но существенно дешевле, чем говядина за 14,88 доллара. Эксперименты по выращиванию говядины на рисовых зернах представляют собой инновационный подход к созданию более питательных продуктов. Несмотря на текущие ограничения, исследования могут привести к разработке новых методов производства пищевых продуктов, обогащенных мясом, что будет иметь положительное влияние на питание людей. Рис является одним из самых популярных продуктов питания в мире из-за его низкой аллергенности и относительной доступности. Однако он не обладает всеми необходимыми питательными веществами для человека, поэтому ученые стремятся сделать его более полноценным. Специалисты используют генетическую модификацию растений, чтобы повысить уровень бета-каротина - предшественника витамина А. Ученые из Университета Йонсе в Южной Корее решили дополнить рис мясом, избегая использования животных, чтобы сократить затраты и негативное воздействие на окружающую среду. Они попытались вырастить мясо на зернах. Изначально ученые предполагали, что клетки мышц и жира коров будут легко прикрепляться к пористым рисовым зернам. Однако первые эксперименты оказались неудачными. Для увеличения прикрепления и роста клеток ученые предварительно обработали сырые рисовые зерна рыбьим желатином и добавили микробную трансглутаминазу, распространенную пищевую добавку. После того, как клетки выросли на рисе в течение недели, его промыли и пропарили, как обычный рис. Полученные продукты - розовые по цвету рисовые зерна - оказались более прочными, чем обычные. Их питательная ценность также изменилась, хотя незначительно. Например, 100 г говяжьего риса содержат на 0,1 г больше жира и на 0,31 г больше белка, чем обычный рис, что соответствует 7 и 9 процентам разницы, соответственно. Это аналогично съеданию 100 граммов риса и одного грамма говядины. Однако ученые осознают, что причина в недостаточном количестве клеток, поэтому они сформировали только тонкий слой на рисовых зернах. В последующих экспериментах авторы будут работать над увеличением количества клеток коров на рисе.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025